Od wielu lat naukowcy badają wpływ supernowych na życie na Ziemi. Supernowe są niezwykle potężnymi zdarzeniami i zależnie od tego, jak blisko są od Ziemi, mogą mieć konsekwencje, od kataklizmu po nieistotne. Ale teraz naukowcy stojący za nową pracą twierdzą, że mają konkretne dowody łączące jedną lub więcej supernowych z wydarzeniem wyginięcia 2,6 miliona lat temu.
Około 2,6 miliona lat temu jedna lub więcej supernowych eksplodowało około 50 parseków lub około 160 lat świetlnych od Ziemi. W tym samym czasie na Ziemi miało miejsce również wyginięcie, zwane plioceńskim wyginięciem morskiej megafauny. W tym czasie wyginęła nawet jedna trzecia dużych gatunków morskich na Ziemi, z których większość żyje na płytkich wodach przybrzeżnych.
„Tym razem jest inaczej. Mamy dowody wydarzeń w pobliżu w określonym czasie. ” - Dr Adrian Melott, University of Kansas.
Nowy artykuł rysuje związek między supernowymi a wyginięciem i sugeruje, że cząstki zwane mionami były winnymi stronami. Dowody znajdują się nie tylko w zapisie kopalnym, ale w warstwie radioaktywnego rodzaju żelaza zdeponowanego na Ziemi około 2,6 miliona lat temu, zwanego żelazem 60. Dowody znajdują się również w kosmosie w postaci rozszerzającej się bańki przez jedną lub więcej supernowych.
Artykuł pochodzi od głównego autora, Adriana Melotta, emerytowanego profesora fizyki i astronomii na Uniwersytecie w Kansas oraz współautorów na Universidade Federal de São Carlos w Brazylii. Melott powiedział w komunikacie prasowym, że od 15 lat bada wpływ supernowych na Ziemię. Ale ten artykuł jest o wiele bardziej szczegółowy i wiąże ekstynkcję pliocenu z określonymi supernowymi. „Tym razem jest inaczej. Mamy dowody wydarzeń w pobliżu w określonym czasie - powiedział Melott. „Wiemy, jak daleko byli, więc możemy obliczyć, w jaki sposób wpłynęłoby to na Ziemię, i porównać to z tym, co wiemy o tym, co wydarzyło się w tamtym czasie - jest to o wiele bardziej szczegółowe”.
Co więc mówią nam te szczegóły?
Po pierwsze, porozmawiajmy o żelazku, a konkretnie o żelazie 60. Żelazo 60 jest izotopem żelaza żelazo. Izotop jest po prostu atomem z inną liczbą neutronów w jądrze. Całe żelazo ma taką samą liczbę protonów - 26 - i taką samą liczbę elektronów, również 26. Ale jego liczba neutronów może się różnić. Większość żelaza we wszechświecie, w tym tutaj na Ziemi, to żelazo 56. Żelazo 56 ma stabilne jądro 26 protonów i 30 neutronów. Iron 56 jest stabilny, co oznacza, że nie jest radioaktywny i nie ulega rozkładowi.
Ale tutaj na Ziemi jest także trochę żelaza 60 z niestabilnym jądrem zawierającym 26 protonów i 34 neutronów. Jest radioaktywny i rozpada się, by ostatecznie stać się niklem. Pozostałości żelaza 60 występują w różnych momentach w całym zapisie geologicznym, z dużym skokiem około 2,6 miliona lat temu. Ale o to chodzi: każde żelazo 60, które było częścią Ziemi, kiedy Ziemia powstała, dawno temu rozpadłoby się na nikiel. Nie pozostanie po tym żaden ślad.
„Już w połowie lat 90. ludzie mówili:„ Hej, szukaj żelaza-60. Jest to charakterystyczne, ponieważ nie ma innego sposobu, aby dostać się na Ziemię, jak z supernowej. ”” - Adrian Melott, University of Kansas.
Więc jeśli istnieje skok żelaza 60 2,6 miliona lat temu, musiał skądś pochodzić. A gdzieś może być tylko przestrzeń. A ponieważ supernowe są jedyną rzeczą, która może wytworzyć żelazo 60 i rozproszyć go w przestrzeni, musi pochodzić z supernowej.
Ale żelazo 60 nie zabiło dużych zwierząt morskich. Jasne, to radioaktywne, ale nie jest winowajcą wyginięcia. To tylko dowód na istnienie supernowej w tym samym czasie co wyginięcie.
Jest jeszcze jeden dowód na poparcie teorii „śmierci przez supernową”: gigantyczna bańka w kosmosie.
Funkcja nazywa się Lokalną Bańką, wydrążoną wnęką w ośrodku międzygwiezdnym. Ośrodek międzygwiezdny to materia i promieniowanie istniejące w przestrzeni między układami gwiezdnymi w obrębie galaktyki. Zasadniczo jest to gaz, pył i promienie kosmiczne i wypełnia przestrzeń między układami słonecznymi.
Bańka lokalna jest kształtem wydrążonym z ośrodka międzygwiezdnego przez jedną lub więcej supernowych. Nasz Układ Słoneczny jest w nim, podobnie jak gwiazdy takie jak Antares i Beta Canis Majoris.
Nie ma innego wydarzenia, które mogłoby wydrążyć lokalną bańkę. Kiedy supernowa eksploduje, fala uderzeniowa usuwa gaz i pył z obszaru, tworząc bąbel. Bańka nie jest całkowicie pusta, pozostało w niej bardzo gorący i bardzo niskiej gęstości gaz. Ale większość chmur gazowych zniknęła.
„Mamy lokalny bąbelek w ośrodku międzygwiezdnym” - powiedział Melott. „Jesteśmy na krawędzi. To gigantyczny region o długości około 300 lat świetlnych. Zasadniczo jest to bardzo gorący gaz o bardzo małej gęstości - prawie wszystkie chmury gazu zostały z niego zmiecione. Najlepszym sposobem na wytworzenie takiej bańki jest cała masa supernowych, która sprawia, że jest ona coraz większa i wydaje się, że dobrze pasuje do idei łańcucha. ”
Więc jeśli dowody, zarówno Lokalna Bańka, jak i Żelazo 60, potwierdzają występowanie wielu supernowych powodujących wyginięcie plioceńskiej megafauny morskiej, jaki dokładnie był mechanizm tego wyginięcia? Żelazo 60 nie jest w stanie tego zrobić, podobnie jak bańka kosmiczna. Więc co się stało?
Melott i jego zespół twierdzą, że wszystko sprowadza się do cząstek subatomowych zwanych mionami.
„Najlepszym opisem mionu byłby bardzo ciężki elektron - ale mion jest kilkaset razy masywniejszy niż elektron”. - Adrian Melott, główny autor, University of Kanasas.
Kiedy supernowe rozprzestrzeniły Iron 60 na Ziemię, nie była to jedyna rzecz, która spadła z kosmosu. Były też miony. Według Melotta mony najlepiej opisać jako „ciężkie elektrony”. I chociaż stale otrzymujemy miony z kosmosu, większość z nich przechodzi przez nas nieszkodliwie, a tylko ten dziwny wchodzi w interakcję z nami i stanowi część promieniowania, którym nieustannie jesteśmy bombardowani.
„Najlepszym opisem mionu byłby bardzo ciężki elektron - ale mion jest kilkaset razy masywniejszy niż elektron” - powiedział Melott. „Są bardzo przenikliwe. Nawet normalnie jest ich wiele. Prawie wszystkie z nich przechodzą nieszkodliwie, ale około jedna piąta naszej dawki promieniowania pochodzi od mionów. ”
Ale to się zmieniło, gdy wybuchły supernowe. Byłoby setki razy więcej mionów niż normalny numer tła. A w przypadku większych zwierząt o większej powierzchni oznacza to znacznie większą ekspozycję na promieniowanie.
„Ale kiedy uderzy ta fala promieni kosmicznych, pomnóż te miony przez kilkaset”, powiedział Melott. „Tylko niewielka część z nich będzie oddziaływać w jakikolwiek sposób, ale gdy liczba będzie tak duża, a ich energia tak wysoka, dostaniesz zwiększoną liczbę mutacji i raka - będą to główne skutki biologiczne. Oszacowaliśmy, że wskaźnik raka wzrośnie o około 50 procent dla czegoś wielkości człowieka - a im większy jesteś, tym gorzej. W przypadku słonia lub wieloryba dawka promieniowania znacznie wzrasta. ”
Tak więc odległe supernowe spowodowały ogromny skok liczby mionów uderzających w Ziemię, zwiększając zapadalność na raka, szczególnie u dużych zwierząt morskich. A ponieważ im głębiej zwierzę przebywa w wodzie, tym bardziej jest ono chronione, wymieranie większych zwierząt morskich na płytszych wodach przybrzeżnych było produktem ubocznym.
Jedno szczególnie duże - i niesławne - zwierzę morskie wyginęło podczas wyginięcia plioceńskiej megafauny morskiej: Megalodon, jeden z największych i najpotężniejszych drapieżników, jaki kiedykolwiek żył na Ziemi.
Megalodon był starożytnym rekinem tak wielkim, jak autobus szkolny, który wymarł 2,6 miliona lat temu. „Jednym z wymierzeń, które miały miejsce 2,6 miliona lat temu, był Megalodon” - powiedział Melott. „Wyobraź sobie Wielkiego Białego Rekina w„ Szczękach ”, co było ogromne - i to Megalodon, ale mniej więcej wielkości autobusu szkolnego. Po prostu zniknęli w tym czasie. Możemy więc spekulować, że to może mieć coś wspólnego z mionami. Zasadniczo, im większe stworzenie, tym większy byłby wzrost promieniowania. ”
Jak przyznaje Melott, toczy się tu spekulacja. Mogą istnieć inne powody jego wyginięcia, w tym ochłodzenie oceanów w wyniku epoki lodowcowej. Poziomy mórz również obniżyłyby się w epoce lodowcowej, co oznacza, że gatunek utracił dobre obszary opieki.
Megalodon nie był jedynym gatunkiem, który wyginął w tym czasie. W artykule z 2017 r. Naukowcy udokumentowali wyginięcie innej megafauny morskiej, w tym ssaków, ptaków morskich i żółwi. Ale czy jedna lub więcej supernowych mogła to wszystko spowodować?
Ziemia znajdowała się w tym czasie w okresie zmienności klimatu, więc trudno jest drażnić indywidualne skutki, jakie supernowe i zmiany klimatu miałyby na wyginięcie. Inne badanie sugerowało inny związek supernowej z wyginięciem pliocenu i plejstocenu.
W badaniu z 2002 r. Naukowcy przyjrzeli się lokalnej bańce i żelaznemu ziemskiemu 60 i doszli do wniosku, że oba te czynniki były przyczyną wyginięcia. Ale mieli inny mechanizm. Powiedzieli, że supernowe spowodowały gwałtowny wzrost promieniowania ultrafioletowego, który uderzył w Ziemię, zabijając małe stworzenia u podstawy łańcucha pokarmowego, a to z kolei doprowadziło do wymarcia większej megafauny morskiej.
Dla Melotta i jego zespołu teoria mionów supernowych jest jej częścią. Badacz z University of Kansas powiedział, że dowody na istnienie supernowej lub ich serii to „kolejny element układanki” wyjaśniający możliwe przyczyny wyginięcia granicy pliocenu i plejstocenu.
„Naprawdę nie ma dobrego wytłumaczenia wyginięcia megafauny morskiej” - powiedział Melott. „To może być jeden. To ta zmiana paradygmatu - wiemy, że coś się wydarzyło i kiedy to się wydarzyło, więc po raz pierwszy naprawdę możemy się zagłębić i poszukać rzeczy w określony sposób. Teraz możemy naprawdę ustalić, jakie byłyby skutki promieniowania w sposób, który wcześniej nie był możliwy ”.
- Artykuł naukowy: Wymieranie plioceńskiej megafauny morskiej i jej wpływ na różnorodność funkcjonalną.
- Informacja prasowa: Naukowcy zastanawiają się, czy supernowe zabiły duże zwierzęta oceaniczne o świcie plejstocenu
- Artykuł naukowy: Hipoteza: dawka promieniowania muona i eksterminacja megafauny morskiej na końcu pliocenu Supernova
- Artykuł naukowy: DOWODY DLA WYBUCHÓW W POBLIŻU SUPERNOVA
